Buck變換器別名叫降壓變換器，串聯(lián)開關(guān)穩(wěn)壓電源。

作用是把輸入高電壓轉(zhuǎn)換成人們需要的低壓。不要市電是AC220V，整流濾波后是310V的直流，大多電子產(chǎn)品是低壓電路，一般是5V、12V、24V、36V、48V等，這些低壓的電子設(shè)備不能直接應(yīng)用輸入AC整流后的直流電壓，必須用一個(gè)轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成所能應(yīng)用的低電壓。當(dāng)然能把高壓轉(zhuǎn)化成低壓的轉(zhuǎn)換器有很多種，Buck只是其中的一種，他的優(yōu)點(diǎn)是效率高，體積小，不同負(fù)載下面穩(wěn)壓效果好。

線路組成主要的功率器件是由開關(guān)管Q1，二極管D1，儲(chǔ)能電感L1，輸出濾波電容C1組成。

下面在穩(wěn)態(tài)的時(shí)候進(jìn)行分析。

當(dāng)Q1導(dǎo)通的時(shí)候，電流是由輸入端正流過Q1→L1→負(fù)載再回到輸入的負(fù)，形成回路1，根據(jù)KVL在回路1里面這個(gè)時(shí)候電感L1兩端的電壓是Vin-Vo-Rds*I，忽略mos管的壓降，電感兩端電壓VL=Vin-Vo. 導(dǎo)通的時(shí)間為Ton，電感電流是線性上升（在電感沒有達(dá)到飽和前）,在Q1關(guān)斷是電感電流達(dá)到最大lLmax。

當(dāng)Q1關(guān)斷的時(shí)候，因?yàn)殡姼须娏鞑荒芡蛔儯瑸榱司S持原理的電流，D1導(dǎo)通，電流的流向由L1→負(fù)載→D1→L1形成了回路2，根據(jù)KVL，在一個(gè)回路里面的電壓為0，這個(gè)時(shí)候電感上的電壓為VL=Vo+Vd，如果忽略二極管的壓降，電感兩端電壓為Vo,關(guān)斷時(shí)間為Toff，

電感放電時(shí)間為Tm，

當(dāng)Tm＜Toff時(shí)，電感電流是不連續(xù)，這種電感電流不連續(xù)叫斷續(xù)模式（DCM）。當(dāng)Tm＞Toff的時(shí)候電感電流是連續(xù)，這種電感電流連續(xù)的叫連續(xù)模式（CCM）。當(dāng)Tm=Toff時(shí)電感電流剛好釋放完，這種處在連續(xù)與斷續(xù)之間的叫臨界模式（BCM）。

我們看整個(gè)的回路1與回路2里，電感L1與負(fù)載一直都在，而輸出的負(fù)載電流是恒定的Io。輸入電感電流在整個(gè)周期里面，一直是變化的，但是平均值電流是與輸出電流一樣就是Io。又因?yàn)殡姼须娏魇蔷€性增長(zhǎng)后是線性下降的（電感不飽和），所以我們可以通過電感上的最大電流來判斷電感是工作在連續(xù)還是斷續(xù)。

當(dāng)電感最大電流ILmax = 2Io的時(shí)候，電感電流是工作在臨界，當(dāng)電感最大電流ILmax＞2Io的時(shí)候，電感電流是工作在斷續(xù)，當(dāng)電感最大電流ILmax＜2Io的時(shí)候，電感電流是工作在連續(xù)。

下面是電感電流工作在連續(xù)與斷續(xù)的波形。

從上圖可以看出來，如果以輸出電流為參考，當(dāng)△I=2Io的時(shí)候，設(shè)置開關(guān)頻率fs，這個(gè)時(shí)候可以根據(jù)U=L·di/dt，L就可以計(jì)算出來，推導(dǎo)過程如下。

在Q1導(dǎo)通的時(shí)候電感兩端電壓U=Uin-Uo，dt為導(dǎo)通時(shí)間Ton，

電感的計(jì)算公式就是

假設(shè)一個(gè)12V輸入的電壓，輸出電壓為5V，輸出電流為2A，開關(guān)頻率為100kHz，需要計(jì)算下臨界模式下電感的感量L。

臨界模式，那么電感上變化的電流△I=2·Io=4A

Ts=1/fs=1/100kHz=10μs

又因?yàn)槭桥R界模式，首先輸入電壓范圍Uin_min-Uin_max,輸出電壓Uo，輸出電流Io，這里計(jì)算電感的時(shí)候，我們需要知道，如果我們?cè)O(shè)計(jì)在輸入最低電壓電壓臨界，大于最低電壓整個(gè)電感是斷續(xù)的，如果我們?cè)O(shè)計(jì)在最高電壓臨界，在帶滿載的時(shí)候整個(gè)輸入范圍都是連續(xù)的。


審核編輯：劉清